110kV施家冲变多模接地系统与小电流接地选线装置运行定值分析及优化使用方案

杨万锦

摘要：贵州电网有限责任公司凯里供电局110kV施家冲变采用了基于自适应捕捉特征频带内暂态零序电流特点选线原理的小电流接地选线装置和小电阻与消弧线圈联合使用的多模接地系统两套设备来实现10kV配网发生单相接地故障时的快速、准确判别和隔离，现行两套设备的运行定值存在不合理情况，未能更好地发挥其优势，通过分析制定优化方案。

关键词：小电流接地选线装置；多模接地系统；单相接地故障；运行定值；电力设备 文献标识码：A

中图分类号：TM762 文章编号：1009-2374（2017）06-0038-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.019

我局110kV施家沖变随着配电网的容量越来越大、对配电网的供电可靠性要求越来越高、对人身和设备安全要求更高，为提高10kV配网运行的可靠性，目前110kV施家冲变采用了小电流接地选线装置和多模接地系统两套设备来实现10kV配网发生单相接地故障时的快速、准确判别和隔离。现行两套设备的运行定值存在不合理情况，不能更好地发挥其优势，通过分析制定优化方案。

1 多模接地系统与小电流接地选线装置运行分析

110kV施家冲变多模接地系统是基于短时可控电抗器技术的智能配网多模接地系统，当发生瞬时性接地故障短时投入接地变中性点消弧线圈以补偿接地电容电流，使瞬时性接地故障消除；当发生永久性接地故障时投入接地变中性点小电阻，通过对应间隔保护装置的零序过流保护来准确选线并隔离故障。多模接地系统接线原理图如图1所示：

当多模接地系统的小电阻投入时，消弧线圈是退出的，假设A相发生单相接地故障，根据对称分量法，复合序网图如图2（a）所示：

其中Z1为正序阻抗、Z2为负序阻抗、Xco为系统对地容抗、RN为多模接地系统的小电阻、Rg为发生单相接地故障点的过渡电阻。由复合序网图2（a），发生单相接地故障时系统对地容抗Xco和多模接地系统的小电阻RN是一个并联回路，正序阻抗Z1、负序阻抗Z2相对较小，在忽略正、负序阻抗情况下，等值序网图可简化成图2（b），发生单相接地故障时故障线路的零序电流主要与系统对地容抗Xco、多模接地系统的小电阻RN、接地故障点的过渡电阻Rg有关，当发生金属性接地故障时，Rg为零，故障线路的零序电流为流经小电阻的零序电流和非故障线路的电容电流总和的矢量和，由于流经小电阻的零序电流为电阻性，非故障线路的电容电流总和为容性，其相位差为90度，两者的矢量和为其均方根值。

110kV施家冲变多模接地系统的小电阻RN值为15欧姆，发生金属性接地故障时流经小电阻的零序电流3Io=Eo/RN=6000/15=400A，其中Eo为10kV系统的相电压6kV。而110kV施家冲变10kV系统的电容电流由现场的多模接地系统实测得到为40A左右。10kV系统电容电流的数值为发生金属性接地故障时流经小电阻的零序电流的1/10，且发生金属性接地故障时故障线路的容性零序电流为非故障线路的电容电流总和实际比10kV全系统的电容电流还要小，在与流经小电阻的零序电流做均方根计算时可以忽略不计。也就是说10kV线路发生金属性接地故障时的零序电流基本为流经小电阻的零序电流400A。110kV施家冲变10kV线路间隔的零序过流保护采集的零序电流为变比为50/1的专用零序电流互感器，400A的一次电流折算到二次为400/50=8A。按发生金属性接地故障有足够灵敏度整定，故障线路的零序过流保护定值为Ioset=IoL/KLM，其中IoL为计算的8A，KLM灵敏系数取1.5～2，考虑到接地故障电流容易受接地点过渡电阻的影响而保护拒动，取KLM=2，10kV线路的零序过流保护定值整定为Ioset=8/2=4A。

110kV施家冲变小电流接地选线装置采用零序电压启动，基于小电流系统的发生单相接地故障时，故障线路的零序电流最大，零序电流相位与非故障相反向的主要原理进行选线，现场110kV施家冲变小电流接地选线装置的零序电压启动值整定为30V，接地告警为5秒，跳闸时间为10秒，但跳闸出口未投，主要作为接地告警发信。可以投入小电流接地选线装置跳闸出口，实现对单相接地故障的有效隔离。

2 多模接地系统与小电流接地选线装置优化使用方案

第一，原10kV线路的零序过流保护定值为2A，KLM灵敏系数取值为4，过于灵敏，建议按KLM灵敏系数取值为2、将10kV线路的零序过流保护定值整定为4A。原零序过流动作时间为0.3秒不变、零序加速0.15秒不变。

第二，规程规定10kV系统的不平衡度正常值不大于1.5%，极限允许值不超过15%，考虑到接地故障开口零序电压容易受接地点过渡电阻的影响，且为了尽可能提高对接地故障反应的灵敏度，建议将零序电压启动值整定为18V，即不平衡度为18%时进行接地报警。同时投入小电流选线装置的跳闸出口，但将出口时间由10秒调整为13秒，躲过多模接地系统发生接地后10秒投入小电阻，0.3秒的10kV线路零序过流保护动作时间，10kV线路1.5秒的重合闸动作时间，0.15秒的10kV线路零序加速时间共10+0.3+1.5+0.15=11.95秒，保护判别与开关分合闸时间不到1秒，即整个多模接地系统判别接地到故障切除不到13秒，让小电流接地选线装置作为多模接地系统对经过渡电阻接地故障灵敏度不够以及多模接地系统故障不能有效隔离单相接地故障的后备保护。

参考文献

[1] 陈丽铭.经小电阻接地系统继电保护的配置及整定[J].湖北电力，2004，28（1）.

（责任编辑：黄银芳）